JP4529662B2 - Mating joint - Google Patents
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Description
本発明は、トンネル等の土木構造物に用いられるセグメント同士を連結するためのリング継手に関するものである。 The present invention relates to a ring joint for connecting segments used in a civil engineering structure such as a tunnel.
トンネル工法として、主要な工法の一つであるシールド工法は、シールドを地中に推進させ、シールド外殻及びセグメントにより保持しながら土砂の崩壊を防ぎ、トンネルを構築する工法である。 As a tunnel construction method, the shield construction method, which is one of the main construction methods, is a construction method for constructing a tunnel by propelling the shield into the ground and preventing the earth and sand from collapsing while being held by the shield shell and segments.
シールド工法において、リング状のセグメント部材であるセグメントリングを軸方向に連結していくリング継手の従来技術1として、図7にボルト接合継手を示す。このボルト接合継手は、各セグメントリング105、106に孔をあけ、ボルト101とナット103により締め付けを行って接合するものである。図において、104はワッシャである。
FIG. 7 shows a bolted joint as a prior art 1 of a ring joint in which the segment rings, which are ring-shaped segment members, are connected in the axial direction in the shield method. This bolted joint is formed by making holes in the
又、従来技術2として、図8に特許文献1の継手部材を示す。これは、継手部材210が、一方のセグメント201から一部が突出して設けられる雄継手220と、他方のセグメント202に設けられる雌継手230とを備え、雄継手220は、先端に向うほど径が小さくなる形状の頭部221を有し、雌継手230は、弾性変形可能な板体232と、各板体の先部から内側に向って突出して、雄継手220の頭部221を挿入した際に、雄継手220の底部221aに掛合する掛合部232aを備えており、雄継手220を雌継手230に挿入することにより接合するものである。図において、201a、202aは、それぞれセグメント201、202相互の接合面、232bは、雌継手230の板体232相互間の隙間である。
Moreover, as a
又、特許文献2には、先細の先端部を有するテーパー状円柱ピンの胴部のくびれに、ばねで付勢された一対の留め金を上下から挿入するようにしたリング継手が記載され、特許文献3には、円筒形の部材厚が先端部になるに従い徐々に薄く形成されるように内周面にテーパーが設けられた雄型部材を、先端部及び底部に比べ中央部の断面を小さくした雌穴に挿入するようにされた継手が記載され、特許文献4には、鋼殻セグメントにおけるトンネル円周方向継手部材を、相対する部材間で接触可能な組立時位置決めガイド兼用の係合凹部と係合凸部を有する継手部板状鋼材で構成した複雑な構造の鋼殻セグメントが記載され、特許文献5には、円筒くぼみ付き雄と円筒状に配置された引掛けばねを組合せた継手金具が記載され、特許文献6には、円筒くびれ付き雄と円筒状に配置された板ばねを組合せたセグメントの接合構造が記載され、特許文献7には、底部に向かって断面が徐々に広がるテーパー形状の内周面を有する固定孔が設けられた雌型部材と、前記固定孔と嵌合する外形の雄型部材を組合せた継手が記載されている。
しかしながら従来技術1のボルト接合継手は、接合面の孔位置を正確に合わせなければならないという問題がある。又、一般に、ボルトの締め付け作業を狭小空間且つ高所で行う必要がある。このような場合は、ボルトの締め付け作業が煩雑且つ困難となり、多大な時間と費用が必要となる。 However, the bolt-joint joint of Prior Art 1 has a problem that the hole position of the joint surface must be accurately matched. In general, it is necessary to perform the bolt tightening operation in a narrow space and at a high place. In such a case, the bolt tightening operation becomes complicated and difficult, and a lot of time and cost are required.
一方、従来技術2に関しては、雄継手220及び雌継手230がテーパー形状を有しており、又、雌継手230の部品数も多いため、継手の加工及び製作がコスト高となる。セグメント工法においては数多くのリング継手が必要であり、継手のコスト高は大きな問題となる。
On the other hand, regarding the
更に、特許文献2乃至7に記載の従来技術も、構造が複雑で、大部分が雌継手に対して複雑な加工が必要だったり、施行が容易でないという問題点を有していた。
Furthermore, the prior arts described in
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、雌継手に対して複雑な加工を行なう必要が無く、安価で、且つ、施工が容易な嵌合継手を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and it is an object to provide a fitting joint that is inexpensive and easy to construct without requiring complicated processing on a female joint. And
本発明は、トンネル壁体を構築するセグメントをトンネル軸方向に連結するためのリング継手であって、トンネルの軸方向に位置する2つのセグメント部材のうち、一方のセグメント部材に設けられた雄継手と、前記一方のセグメント部材と相対する面に位置する他方のセグメント部材に設けられた雌継手とにより構成され、前記雄継手は、その一部である雄継手軸部が前記雌継手と嵌合する方向に突出した状態で、前記一方のセグメント部材に設置され、該雄継手軸部の表面に先端部を固定した板部材固定部と弾性変形可能な板部材変形部を有する板部材を配設し、前記雌継手は、前記板部材変形部が、窄まることにより前記雄継手を挿通できる大きさの雌継手孔部を有し、且つ挿通後、前記板部材変形部が弾性復帰して広がり、雌継手孔部の端部に掛合し、また、前記板部材変形部が前記雌継手孔部の端部に掛合後、該板部材変形部が開いたり、ずれたりすることを回避するために、前記雌継手に板部材変形部固定板が設けられており、さらに、前記雄継手の前記板部材は、前記雄継手軸部と反対側の面のみにおいて前記板部材固定部と前記板部材変形部との境界部付近に切り欠き部が設けられており、該切り欠き部があることにより前記板部材変形部と前記雄継手とのなす角度が大きくなって、前記板部材変形部は前記雌継手孔部の端部に確実に掛合し、前記雄継手が前記雌継手に嵌合した後に引き抜き力が作用した場合でも、断面力を前記板部材変形部から前記板部材固定部へ確実に伝達できることを特徴とする嵌合継手により、上記課題を解決したものである。 The present invention relates to a ring joint for connecting segments constituting a tunnel wall body in the tunnel axial direction, and a male joint provided on one of the two segment members positioned in the axial direction of the tunnel. And a female joint provided on the other segment member located on the surface facing the one segment member, and the male joint is a part of which the male joint shaft portion is fitted with the female joint. A plate member having a plate member fixing portion that is installed on the one segment member and has a tip end fixed to the surface of the male joint shaft portion and a plate member deformation portion that can be elastically deformed is disposed in a state protruding in the direction of The female joint has a female joint hole of a size that allows the male joint to be inserted when the plate member deformed portion is narrowed, and after the insertion, the plate member deformed portion elastically returns and expands. , Female joint hole In order to avoid the plate member deforming portion from opening or shifting after the plate member deforming portion is engaged with the end portion of the female joint hole portion, A plate member deforming portion fixing plate is provided, and the plate member of the male joint is a boundary portion between the plate member fixing portion and the plate member deforming portion only on the surface opposite to the male joint shaft portion. A notch is provided in the vicinity, and the angle formed between the plate member deformed portion and the male joint is increased by the notch, and the plate member deformed portion is an end of the female joint hole. The cross-sectional force can be reliably transmitted from the plate member deforming portion to the plate member fixing portion even when a pulling force is applied after the male joint is securely engaged with the female joint and the male joint is fitted to the female joint. The above-mentioned problem is solved by the fitting joint.
前記雄継手軸部を板状又は角柱状体として、特別な加工を不要とし、製造や、溶接や、穴あけ加工を容易としてもよい。 The male joint shaft portion may be a plate or prismatic body, so that no special processing is required, and manufacturing, welding, or drilling may be facilitated.
又、前記板部材変形部は板部材を途中で折り曲げたものとしてもよい。 The plate member deforming portion may be a plate member bent in the middle.
更に、前記雄継手及び雌継手を鋼製としてもよい。 Furthermore, the male joint and the female joint may be made of steel.
更に又、前記板部材をばね鋼としてもよい。 Furthermore, the plate member may be spring steel.
本発明においては、雄継手軸部の表面に単純な形状の板部材を配設すると共に、雌継手は、孔部と必要に応じて固定板だけの極めて単純な構造であるので、雌継手に対して複雑な加工などを行なう必要がない。更に、本発明の雄継手軸部は突出しているので、板部材の配設が容易であり、先行特許文献のように、奥まった雌継手に対して複雑な加工を施したり、精度よく部分を配設したりする必要が無く、安価である。 In the present invention, a simple-shaped plate member is disposed on the surface of the male joint shaft portion, and the female joint has a very simple structure including only a hole and a fixed plate as required. There is no need for complicated processing. Further, since the male joint shaft portion of the present invention protrudes, it is easy to dispose the plate member, and as in the prior patent document, complicated processing is applied to the recessed female joint, and the portion is accurately placed. There is no need to arrange it, and it is inexpensive.
更に、本発明による嵌合継手においては、雄継手を雌継手に挿入するだけで継手が嵌合し、セグメントの連結が可能となるため、ボルト接合継手のようにボルトの締め付け作業が不要となる。又、雄継手軸部に対し、雌継手孔部の径を所定のクリアランスを設けて設定してあるので、2つのセグメント部材間の継手位置に多少のずれが生じている場合でも、セグメントの連結が可能となる。以上により、ボルト接合継手など従来技術と比較して現場における施工作業が軽減され、工費と工期の低減効果が得られる。
また、切り欠き部があることにより、比較的小さい力でスムーズに挿入できるので、板部材に切り欠き部のない構造よりも板部材の板厚を少し大きく設定することが可能となる。又、切り欠き部があることにより、板部材変形部の角度が大きくなって確実に雌継手孔部の端部に掛合させることができる。さらに、雌継手に板部材変形部固定板が設けられていることにより、板部材変形部が雌継手孔部の端部にいったん掛合すれば、嵌合後に引き抜き力が作用した場合でも、断面力を板部材変形部から板部材固定部へ確実に伝達できる。以上により、スムーズな挿入性と大きな引き抜き耐力を得られる継手構造とすることができる。
本発明による嵌合継手を対象とした実験及び解析によると、請求項1の嵌合継手の場合、板部材に切り欠き部のない雄継手を雌継手に挿入する時の力を1とすると、請求項1の雄継手を雌継手に挿入する時の力は約0.25倍となる。又、嵌合後の引き抜き耐力は約6倍となる。
Furthermore, in the fitting joint according to the present invention, the joint can be fitted and the segments can be connected simply by inserting the male joint into the female joint, so that the bolt tightening work is not required like a bolted joint. . In addition, since the diameter of the female joint hole is set with a predetermined clearance with respect to the male joint shaft, even if there is some deviation in the joint position between the two segment members, the segment connection Is possible. As described above, the construction work at the site is reduced as compared with the prior art such as a bolted joint, and the construction cost and the construction period can be reduced.
Further, since the cutout portion allows smooth insertion with a relatively small force, the plate thickness of the plate member can be set a little larger than a structure in which the plate member has no cutout portion. In addition, since the notched portion is present, the angle of the plate member deforming portion is increased and can be reliably engaged with the end portion of the female joint hole . Further, since the plate member deforming portion fixing plate is provided in the female joint, once the plate member deforming portion is engaged with the end portion of the female joint hole portion, even if the pulling force is applied after the fitting, the sectional force Can be reliably transmitted from the plate member deforming portion to the plate member fixing portion. By the above, it can be set as the joint structure which can obtain smooth insertion property and a big pulling strength.
According to the experiment and analysis for the fitting joint according to the present invention, in the case of the fitting joint according to claim 1, when the force when inserting the male joint without a notch in the plate member into the female joint is 1, The force when inserting the male joint of claim 1 into the female joint is about 0.25 times. Moreover, the pulling-out strength after fitting becomes about 6 times.
更に、請求項2による嵌合継手においては、非常に単純な板状又は角柱状の部材から構成され、特別な加工(例えば円筒状、円錐状など)が不要である。又、単純な板状又は角柱状の部材であるため、溶接接合などの作業が容易である。更に、深さ方向に等径でテーパーが無いので、雌継手孔部の孔あけ加工も単純である。以上より、継手の製作コストの低減、施工性向上の効果が得られ,製作精度の確保も容易となる。 Furthermore, the fitting joint according to the second aspect is constituted by a very simple plate-like or prismatic member, and does not require any special processing (for example, a cylindrical shape, a conical shape, etc.). Moreover, since it is a simple plate-shaped or prism-shaped member, operations such as welding are easy. Furthermore, since the diameter is equal in diameter and there is no taper, drilling of the female joint hole is also simple. As described above, the production cost of the joint can be reduced and the workability can be improved, and the production accuracy can be easily secured.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1(A)、(B)に、セグメント部材1と2を嵌合する前の比較例の雄継手10及び雌継手20の(A)A−A線に沿う側面から見た断面図、及び、(B)B−B線に沿う上面から見た断面図を示す。トンネルの軸方向に位置する2つのセグメント1、2のうち、一方(図の右側)のセグメント部材1には雄継手10が設けられ、他方(図の左側)のセグメント部材2には雌継手20が設けられている。
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views of the
雄継手10は、雄継手固定板12、雄継手軸部14、板部材16から構成され、雄継手固定板12によりセグメント部材1と固定されている。雄継手軸部14は、剛性及び耐荷力の高い板状体であり、雌継手20と嵌合する方向に突出した状態で設置されている。雄継手軸部14の表面(図では上下の両面)には板部材16が取り付けられている。板部材16は、先端部を雄継手軸部14に固定された板部材固定部16aと、弾性変形可能な板部材変形部16bから構成されている。
The
雌継手20は、セグメント部材2に設けられた雌継手孔部22と、セグメント部材2に固定された板部材変形部固定板24から構成されている。雌継手孔部22は、板部材変形部16bが窄まることにより雄継手10を挿通できる大きさを有し、且つ、雄継手挿通後、板部材変形部16bが弾性復帰して広がり、雌継手孔部22の端部22aに掛合する大きさに設定されている。又、板部材変形部固定板24は、雄継手挿通後、板部材変形部16bが開いたり、ずれたりすること回避するために設けられる。
The
図2に、雄継手10を雌継手20に挿入中の状態を示す。雄継手10を雌継手20に挿入する際には、板部材変形部16bが矢印Cのように変形して折り畳まれる。挿通後は、図3(A)、(B)に示す如く、板部材変形部16bが矢印Dのように開き、雌継手孔部22の端部22aと板部材変形部固定板24により嵌合される。これにより、嵌合後に2つのセグメント1、2に引き抜き力が作用した場合でも、セグメントを連結した状態を維持できる。又、雄継手軸部14に対し、雌継手孔部22の径を所定のクリアランスを設けて設定してあるので、セグメント部材1とセグメント部材2間の継手位置に多少のずれが生じている場合でも、セグメントの連結が可能となる。
FIG. 2 shows a state where the male joint 10 is being inserted into the female joint 20. When the male joint 10 is inserted into the female joint 20, the plate
なお、本実施形態において、雄継手軸部14の形状は、板状体としたが、これに限らず、一部に円形や楕円形断面を有する棒状としてもよい。雌継手孔部22についても同様である。又、雄継手軸部14は、雄継手固定板12を用いずに、セグメント部材1に直接設置しても構わない。
In the present embodiment, the shape of the male
また、板部材16の個数は、2個に限定することなく、2個以上の複数個設けても構わない。板部材16の設置位置については、雄継手軸部14の表面であれば特に限定されない。
Further, the number of
次に、図4に、請求項1に係る本発明の実施形態を示す。この実施形態は、板部材16について、その雄継手軸部14への固定部16aと板部材変形部16bとの境界部付近に滑らかな切り欠き部16cを設ける構造としたものである。
Next, FIG. 4 shows the implementation form of the present invention according to claim 1. Implementation form of this, for the
この切り欠き部16cがあることにより、雄継手10を雌継手20に挿入する際に、図5に矢印Cで示すように、板部材変形部16bがスムーズに変形して折り畳まれ、比較的小さい力でスムーズに挿入できるので、板部材16に切り欠き部16cのない前記比較例の構造よりも板部材16の板厚を少し大きく設定することが可能となる。又、図6に示すように、切り欠き部16cがあることにより、板部材変形部16bの角度が大きくなって、矢印Dで示す如く、確実に雌継手孔部22の端部22aに掛合し、嵌合後に引き抜き力が作用した場合でも、断面力を板部材変形部16bから板部材固定部16aへ確実に伝達できる。以上により、スムーズな挿入性と大きな引き抜き耐力を得られる継手構造とすることができる。
Due to the presence of the
1、2…セグメント部材
10…雄継手
12…雄継手固定板
14…雄継手軸部
16…板部材
16a…板部材固定部
16b…板部材変形部
16c…切り欠き部
20…雌継手
22…雌継手孔部
22a…端部
24…板部材変形部固定板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
トンネルの軸方向に位置する2つのセグメント部材のうち、一方のセグメント部材に設けられた雄継手と、前記一方のセグメント部材と相対する面に位置する他方のセグメント部材に設けられた雌継手とにより構成され、
前記雄継手は、その一部である雄継手軸部が前記雌継手と嵌合する方向に突出した状態で、前記一方のセグメント部材に設置され、該雄継手軸部の表面に先端部を固定した板部材固定部と弾性変形可能な板部材変形部を有する板部材を配設し、
前記雌継手は、前記板部材変形部が、窄まることにより前記雄継手を挿通できる大きさの雌継手孔部を有し、且つ挿通後、前記板部材変形部が弾性復帰して広がり、雌継手孔部の端部に掛合し、
また、前記板部材変形部が前記雌継手孔部の端部に掛合後、該板部材変形部が開いたり、ずれたりすることを回避するために、前記雌継手に板部材変形部固定板が設けられており、
さらに、前記雄継手の前記板部材は、前記雄継手軸部と反対側の面のみにおいて前記板部材固定部と前記板部材変形部との境界部付近に切り欠き部が設けられており、該切り欠き部があることにより前記板部材変形部と前記雄継手とのなす角度が大きくなって、前記板部材変形部は前記雌継手孔部の端部に確実に掛合し、前記雄継手が前記雌継手に嵌合した後に引き抜き力が作用した場合でも、断面力を前記板部材変形部から前記板部材固定部へ確実に伝達できることを特徴とする嵌合継手。 A ring joint for connecting segments constituting a tunnel wall in the tunnel axis direction,
Of the two segment members positioned in the axial direction of the tunnel, a male joint provided on one segment member and a female joint provided on the other segment member positioned on the surface facing the one segment member Configured,
The male joint is installed on the one segment member with a male joint shaft portion, which is a part of the male joint, protruding in a direction fitting with the female joint, and the tip is fixed to the surface of the male joint shaft portion. A plate member having a plate member fixing portion and an elastically deformable plate member deformation portion,
The female joint has a female joint hole of a size that allows the male joint to be inserted when the plate member deformed portion is narrowed, and after insertion, the plate member deformed portion elastically returns and expands, Engage with the end of the joint hole,
Further, in order to avoid the plate member deforming portion from opening or shifting after the plate member deforming portion is engaged with the end portion of the female joint hole portion, a plate member deforming portion fixing plate is provided on the female joint. Provided,
Furthermore, the plate member of the male joint is provided with a notch near the boundary between the plate member fixing portion and the plate member deforming portion only on the surface opposite to the male joint shaft portion , Due to the notch, the angle formed by the plate member deformed portion and the male joint is increased, the plate member deformed portion is securely engaged with the end of the female joint hole, and the male joint is A fitting joint, wherein a cross-sectional force can be reliably transmitted from the plate member deforming portion to the plate member fixing portion even when a pulling force is applied after fitting to a female joint .
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